高速公路自动驾驶的滚动时域控制策略

高速公路自动驾驶的滚动时域控制策略

除了提高运输效率和驾驶员的便利性，自动驾驶还可以提高交通安全。在高速公路上，很大一部分的交通事故和死亡事故是由于车道变换和超车时人为错误造成的。先进的驾驶辅助系统（ADAS），如自适应巡航控制（ACC）、碰撞预警和汽车主动制动已被证明对交通安全有积极的影响。因此，在预期内能够安全且自主地执行车道变换和在高速公路上超车的全自动驾驶系统的引入将进一步提前交通安全。

研究了高速公路自动驾驶应用中的决策和控制问题。基于避障路径规划的决策和控制问题，提出了一种新颖的利用单向道路结构化环境的路径规划方法。因此，为避免与周围车辆碰撞而引入了一组约束，使车辆速度和车道与理想速度和车道的偏差最小化，避障路径规划问题被制定为滚动时域控制框架内的形成优化问题，使车辆停留在道路边界内，并且遵守车辆动力学的物理限制。在具有一到两辆车辆的双车道单向道路的交通情景中模拟该方法所产生的适当的交通机动能力，这是一种用于高速公路自动驾驶的高级控制方案。在纵向和横向控制输入的序列方面确定无碰撞操纵的问题被视为模型预测控制框架中的避障路径规划问题。通过利用单向道路的结构化环境模型，可以表示出碰撞规避约束，这样路径规划问题就成为凸二次规划问题。

仿真结果证明了所提出的具有碰撞规避约束的路径规划方法可行。

刊名：Control Engineering

Practice（英）

刊期：2015年第41期

作者：Nilsson Julia et al

编译：赵前